Отклонения геометрических параметров составных частей маломерного судна, полученных с помощью аддитивных технологий

В настоящее время недостаточно данных о накапливающейся ошибке геометрических параметров крупногабаритных объектов, полученных методом склеивания по частям. В качестве крупногабаритного объекта, созданного FDM-методом, выбран корпус маломерного судна «Нерль». На примере тестовых образцов цилиндрической формы и склеенных из них деталей измерены отклонения диаметра по взаимно перпендикулярным плоскостям и высот склеенных изделий. Определено поле допуска на клееные изделия из полилактида. Выданы рекомендации по проектированию крупногабаритных изделий при печати FDM-методом. Описаны причины появления отклонений геометрических параметров одиночных и склеенных деталей. Рассмотрены основные недостатки FDM-метода, связанные с точностью изготовления. Факторы, влияющие на точность изготовления деталей FDM-методом, подразделены на три группы. Первая связана с параметрами материала изделия (коэффициентом термического расширения, равномерностью прутка и гигроскопичностью), вторая — с его конструктивными исполнением (кратностью линейных размеров высоте слоя и шагу мотора, параметрами заполнения, наличием и размером нависающих элементов), третья — с особенностями аддитивной установки (калибровкой по осям X, Y и Z, калибровкой привода экструзии, конструкцией узла экструзии, ускорением и скоростью перемещений и диаметром сопла). Выяснено, что при подготовке производства 3D-печати крупногабаритного объекта методом склеивания по частям, например, корпуса маломерного судна, необходимо дополнительно учитывать численные параметры слоев клеевых соединений.

Литература

[1] Дектярев А.В., Морозов В.Н., Яфасов А.Я. Аддитивные технологии в судостроении: тенденции и правовое регулирование. Морские интеллектуальные технологии, 2019, № 4–4, с. 38–49.

[2] Wu P., Wang J., Wang X. A critical review of the use of 3-D printing in the construction industry. Autom. Constr., 2016, vol. 68, pp. 21–31, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.autcon.2016.04.005

[3] Hager I., Golonka A., Putanowicz R. 3D printing of buildings and building components as the future of sustainable construction? Procedia Eng., 2016, vol. 151, pp. 292–299, doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.357

[4] Sakin M., Kiroglu Y.C. 3D printing of buildings: construction of the sustainable houses of the future by BIM. Energy Procedia, 2017, vol. 134, pp. 702–711, doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.09.562

[5] Cortés Carmona A. Estudio de la viabilidad de la tecnología de impresión 3d aplicada al sector de la construcción naval. Bachelor’s thesis. Universitat Politècnica de Catalunya, 2019. 84 p.

[6] Stadler A.T., Schönauer M., Aslani R. et al. The impact of a flexible stern on canoe boat maneuverability and speed. Biomimetics, 2020, vol. 5, no. 1, art. 7, doi: https://doi.org/10.3390/biomimetics5010007

[7] Зобов П.Г., Дектярев А.В., Морозов В.Н. Современные методы 3D-сканирования при размерном анализе судовых моделей с учетом их аддитивного изготовления. Известия КГТУ, 2019, № 53, с. 151–161.

[8] Дектярев А.В., Зобов П.Г., Николаев И.И. и др. Опыт применения 3D-печати в судомоделизме при исследовании буксировочного сопротивления маломерного судна в условиях опытового бассейна. Известия КГТУ, 2019, № 54, с. 166–177.

[9] Зобов П.Г., Дектярев А.В., Морозов В.Н. Новая формула клеевого соединения для изделий из полилактида. Вестник молодежной науки, 2020, № 1. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42765788

[10] Recommended procedures. Procedure 7.5-01-01-01. Rev. 01.ITTC. 23rd ITTC, 2002. URL: https://www.ittc.info/media/1804/75-01-01-01.pdf (дата обращения: 15.01.25022).

[11] Resistance uncertainly analysis, example for resistance test. Procedure 7.5-02-02-02. Rev. 01. 23rd ITTC, 2002. URL: https://ittc.info/media/2021/75-02-02-02.pdf (дата обращения: 15.01.25022).

[12] Hernandez D.D. Factors affecting dimensional precision of consumer 3D printing. Int. J. Aviat. Aeronaut. Aeros., 2015, vol. 2, no. 4, doi: https://doi.org/10.15394/ijaaa.2015.1085

[13] Liu Z., Zhang M., Bhandari B. et al. 3D printing: printing precision and application in food sector. Trends Food Sci. Technol., 2017, vol. 69-A, pp. 83–94, doi: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2017.08.018

[14] Xia M., Nematollahi B., Sanjayan J. Printability, accuracy and strength of geopolymer made using powder-based 3D printing for construction applications. Autom. Constr., 2019, vol. 101, pp. 179–189, doi: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2019.01.013

[15] Chung M., Radacsi N., Robert C. et al. On the optimization of low-cost FDM 3D printers for accurate replication of patient-specific abdominal aortic aneurysm geometry. 3D Print. Med., 2018, vol. 4, no. 1, art. 2, doi: https://doi.org/10.1186/s41205-017-0023-2

[16] Cardona C., Curdes A.H., Isaacs A.J. Effects of filament diameter tolerances in fused filament fabrication. IUJUR, 2016, vol. 2, no. 1, pp. 44–47, doi: http://dx.doi.org/10.14434/iujur.v2i1.20917

[17] Shen Z.H., Dai N., Li D.W. et al. Bridge support structure generation for 3D printing. Proc. MMTEI2015, 2016, pp. 141–149, doi: https://doi.org/10.1142/9789813109384_0016

[18] Jiang J., Lou J., Hu G. Effect of support on printed properties in fused deposition modelling processes. Virtual Phys. Prototyp., 2019, vol. 14, no. 4, pp. 308–315, doi: https://doi.org/10.1080/17452759.2019.1568835

[19] Alsoufi M.S., Alhazmi M.W., Suker D.K. et al. Experimental characterization of the influence of nozzle temperature in FDM 3D printed pure PLA and advanced PLA+. AJME, 2019, vol. 7, no. 2, pp. 45–60, doi: https://doi.org/10.12691/ajme-7-2-1

[20] Дектярев А.В. О планировании и реализации проекта создания отдела (бюро) аддитивных технологий на АО «ПСЗ «Янтарь». Морские интеллектуальные технологии, 2020, № 3–1, с. 110–119, doi: https://doi.org/10.37220/MIT.2020.49.3.014